茭白秸稈高溫堆肥技術(shù)

張中熙，陳劍，齊文，楊良軍，項(xiàng)玉英*

(1.臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 臨海 317000；2.黃巖良軍茭白專業(yè)合作社，浙江 臺(tái)州 318020)

茭白是浙江省種植面積最大的水生蔬菜，目前全省保持有3×104hm2左右的種植面積，是農(nóng)民創(chuàng)收的重要經(jīng)濟(jì)作物[1-3]。茭白在采收季節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，包括采收后茭白的上部葉片和下部殘留葉鞘，這些廢棄物的鮮重占茭白植株總質(zhì)量的50%～70%，每667 m2茭白田每年產(chǎn)生的茭白鮮秸稈可達(dá)5 000 kg以上，浙江省每年產(chǎn)生的茭白秸稈鮮重可達(dá)200萬(wàn)t以上[4]。目前，大部分茭白秸稈被廢棄在田間地頭和溝渠中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，如果得不到科學(xué)的處理，將制約茭白產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5-7]。生產(chǎn)堆肥是蔬菜廢棄物無(wú)害化處理和資源化利用的有效途徑，也是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于蔬菜廢棄物處理的主要研究方向[8-10]。

相關(guān)研究表明，茭白葉中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，其有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)65.50%，N含量為3.70%，P2O5含量為0.50%，K2O含量為2.10%，是生產(chǎn)有機(jī)肥的理想原料[11]。將茭白葉與雞糞等畜禽糞便混合后再進(jìn)行高溫堆制，可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)與無(wú)機(jī)養(yǎng)分的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的肥料化利用，是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的一條有效途徑。本研究以茭白秸稈為主要原料，分別以雞糞、豬糞以及尿素作為輔料，并接種不同品牌的微生物菌劑，采用高溫好氧堆肥技術(shù)，研究不同處理對(duì)堆肥過程及堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以期為當(dāng)?shù)剀捉斩挼姆柿匣锰峁┘夹g(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

堆肥試驗(yàn)于2020年4—5月在浙江省臨海市(臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院小溪基地)開展，供試茭白秸稈由臺(tái)州市黃巖良軍茭白專業(yè)合作社提供，將新鮮茭白秸稈粉碎成1～2 cm的小段備用；使用的堆肥輔料包括干雞糞、干豬糞、尿素，均為當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買；接種的微生物菌劑均為當(dāng)?shù)厥惺燮放?，分別為菌劑A：大華牌，淮安大華生物科技有限公司出品，有效活菌數(shù)≥0.5億·g-1，主要菌屬為枯草芽孢桿菌、米根霉、粉狀畢赤酵母、戊糖片球菌等；菌劑B：寧糧牌，南京寧糧生物肥料有限公司出品，有效活菌數(shù)≥0.5億·g-1，主要菌屬為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、婁徹氏鏈霉菌等；菌劑C：沃寶牌，河南沃寶生物科技有限公司出品，有效活菌數(shù)≥100億·g-1，主要菌屬為芽孢桿菌、木霉菌、酵母菌等。3種菌劑分別按照各自的使用說(shuō)明進(jìn)行適量添加。

1.2 試驗(yàn)方法

以畜禽糞便為輔料的處理，茭白秸稈分別與雞糞、豬糞按照3∶1的質(zhì)量比稱好備用；以尿素為輔料的處理，茭白秸稈與尿素按照500∶1的質(zhì)量比稱好備用。在自制的堆肥箱中(長(zhǎng)×寬×高=2 m×2 m×1.5 m)采用不同物料層層堆疊的方式進(jìn)行堆肥處理，每堆疊完一層物料撒上適量的微生物菌劑，物料裝滿堆肥箱后在箱體表面覆蓋塑料薄膜，待堆體溫度超過50 ℃后去除塑料薄膜，堆肥期間每天記錄堆體中心溫度和環(huán)境溫度，根據(jù)堆體實(shí)際發(fā)酵情況適時(shí)翻堆，保證堆體中心最高溫度不超過70 ℃，每5 d取一次樣，調(diào)查含水率、pH等相關(guān)指標(biāo)，待堆體溫度降至環(huán)境溫度后結(jié)束堆肥，對(duì)各處理分別進(jìn)行采樣送檢，測(cè)定有機(jī)質(zhì)、N、P、K的含量。

試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，包括當(dāng)?shù)剀缀献魃绯Ｓ玫亩逊史椒?CK)，茭白秸稈+尿素；BCK，茭白秸稈+尿素+菌劑B；AJ，茭白秸稈+干雞糞+菌劑A；BJ，茭白秸稈+干雞糞+菌劑B；CJ，茭白秸稈+干雞糞+菌劑C；AZ，茭白秸稈+干豬糞+菌劑A；BZ，茭白秸稈+干豬糞+菌劑B；CZ，茭白秸稈+干豬糞+菌劑C。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

堆肥期間，每天15:00時(shí)用傳感表盤溫度計(jì)插于堆肥表層下30 cm處進(jìn)行溫度測(cè)定，不同部位測(cè)量3次取平均值為當(dāng)日堆體中心溫度，同時(shí)用普通的大氣溫度計(jì)測(cè)定環(huán)境溫度。

含水率采用烘干法測(cè)定，每次采樣后立即稱取堆肥鮮樣20 g左右置于干燥的鋁盒中，于105 ℃烘箱中烘烤24 h至恒重，立即稱質(zhì)量，計(jì)算含水率。

每次采樣后稱取堆肥鮮樣5 g放于三角瓶中，加入50 mL蒸餾水，在振蕩箱中以150 r·min-1的速度振蕩30 min使樣品充分分散，靜置30 min后，將pH計(jì)電極插入懸濁液中，讀取pH值。

堆肥試驗(yàn)結(jié)束后立即對(duì)各處理進(jìn)行采樣，委托杭州綠城農(nóng)科檢測(cè)技術(shù)公司對(duì)有機(jī)質(zhì)、N、P、K含量進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525—2012。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)堆體溫度的影響

由圖1可知，在整個(gè)堆肥過程中，不同處理的堆體溫度均經(jīng)過了升溫、高溫持續(xù)和降溫3個(gè)階段，由于受環(huán)境溫度的變化以及翻堆、采樣等影響，不同處理的堆體溫度均呈現(xiàn)鋸齒形變化。各處理的堆體溫度在堆肥2 d時(shí)均已超過55 ℃，其中以豬糞、雞糞為輔料的處理堆體溫度均已超過60 ℃；AJ、BJ、CJ、AZ、BZ、CZ、CK和BCK等8個(gè)處理在50 ℃以上的高溫期持續(xù)時(shí)間分別為15、15、15、15、15、16、15、14 d，整個(gè)堆肥過程中的平均溫度分別為59.70、57.05、54.52、57.08、56.27、56.75、52.95、56.45 ℃；各處理在堆肥14～18 d后均進(jìn)入了降溫階段，到堆肥20 d時(shí)，各堆體溫度降至與環(huán)境溫度基本相同；以雞糞、豬糞為輔料，添加菌劑A的處理堆肥平均溫度均為最高；以尿素為輔料，添加菌劑B的處理BCK堆肥的平均溫度比CK提高了6.61%。

圖1 不同處理堆體溫度變化曲線

2.2 不同處理對(duì)堆體含水率的影響

堆肥起始階段，由于使用的新鮮茭白秸稈含水率較高，使得各堆體的含水率均在70%左右。如圖2所示，隨著堆肥的進(jìn)行，各堆體的含水率均呈下降趨勢(shì)，從5 d開始，含水率下降的幅度開始增大，到堆肥結(jié)束的20 d時(shí)，各處理堆體的含水率為43.78%～48.07%。

圖2 不同處理堆體含水率變化曲線

2.3 不同處理對(duì)堆體pH的影響

由圖3可知，各處理物料的起始pH均為弱酸性，在堆肥過程中不同處理的pH變化趨勢(shì)基本一致，都是先升高后逐漸降低；各處理的pH在堆肥15 d時(shí)均達(dá)到最高值，其中以雞糞為主要輔料的3個(gè)處理pH要明顯高于以豬糞和尿素為輔料的處理；8個(gè)處理的pH在堆肥過程中基本都處于適宜微生物生長(zhǎng)的范圍，堆肥結(jié)束時(shí)各處理的pH為7.02～8.39，均符合我國(guó)關(guān)于有機(jī)肥料的pH標(biāo)準(zhǔn)；相同輔料添加不同的微生物菌劑，處理間的pH相差不大。

圖3 不同處理堆體pH的變化

2.4 不同處理對(duì)堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的影響

由表1可知，8個(gè)處理的堆肥產(chǎn)品有機(jī)質(zhì)含量為46.5%～69.5%，總養(yǎng)分含量(N+P2O5+K2O)為5.80%～10.99%，均符合我國(guó)有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 525—2021)中關(guān)于有機(jī)質(zhì)含量不低于30%，總養(yǎng)分含量(N+P2O5+K2O)不低于4.0%的標(biāo)準(zhǔn)；8個(gè)處理的有機(jī)質(zhì)含量依次為BCK>AZ>CJ>CZ>BZ>BJ>CK>AJ，總養(yǎng)分含量的順序?yàn)锳J>BJ>CJ>AZ>BCK>BZ>CK>CZ；以雞糞為輔料的堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分含量較高，以豬糞為輔料的堆肥產(chǎn)品有機(jī)質(zhì)含量較高；以尿素為輔料的堆肥產(chǎn)品，添加菌劑的BCK處理堆肥產(chǎn)品的有機(jī)質(zhì)含量與養(yǎng)分含量分別較CK提高了17.00、1.06百分點(diǎn)；3種微生物菌劑在分別添加雞糞、豬糞的處理中表現(xiàn)一致，對(duì)堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的提升效果均為菌劑A>菌劑B>菌劑C。

表1 不同處理堆肥產(chǎn)品的養(yǎng)分含量

3 小結(jié)與討論

本研究中8個(gè)處理的茭白秸稈堆肥溫度的變化規(guī)律基本一致；不同處理的高溫持續(xù)天數(shù)基本相同，但是堆肥過程中的平均溫度有所差異，其中以雞糞為輔料的處理堆肥平均溫度要高于其余輔料處理；添加2種畜禽糞便的處理中，菌劑A對(duì)于堆肥溫度的提升和保持效果均最好；添加尿素的處理中，添加菌劑B可以顯著提升堆肥過程中的平均溫度。

堆肥過程中物料的含水率低于45%或高于65%都不利于有機(jī)廢棄物的堆肥化處理。本研究中各處理物料的起始含水率略高于最適含水率，在生產(chǎn)中可以對(duì)茭白秸稈進(jìn)行晾曬，或提高堆肥時(shí)干燥輔料的比例以降低含水率。

各處理堆體的pH均呈先升高再降低，這可能是由于堆體內(nèi)的含N有機(jī)物隨著堆肥的進(jìn)行被大量分解產(chǎn)生氨從而導(dǎo)致pH的升高，在堆肥中后期，由于硝化細(xì)菌的硝化作用產(chǎn)生大量的H+，使pH降低；添加雞糞的處理，堆肥過程中的pH較高應(yīng)當(dāng)與雞糞含N量較高有關(guān)；相同輔料處理時(shí)，菌劑對(duì)于堆肥的pH影響不大。

本研究中8個(gè)處理的堆肥產(chǎn)品，pH、有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分含量均符合我國(guó)關(guān)于有機(jī)肥料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明雞糞、豬糞、尿素均可以作為輔料使茭白秸稈成功堆肥；在2種畜禽糞便為輔料的處理當(dāng)中，菌劑A對(duì)于堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的提升效果均為最好；3種輔料處理中，雞糞為輔料的堆肥產(chǎn)品質(zhì)量最好，但是考慮雞糞的購(gòu)買成本大大超過豬糞，因此，使用豬糞作為堆肥輔料更具有推廣價(jià)值。

綜上所述，通過對(duì)茭白秸稈堆肥的溫度、含水率、pH、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量等因素的比較，8個(gè)處理中AJ處理的堆肥效果最好，但是結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)成本，AZ處理更具有應(yīng)用價(jià)值，即茭白秸稈與干豬糞按照質(zhì)量比3∶1層層堆疊，同時(shí)添加大華牌微生物菌劑，該處理堆肥產(chǎn)品的有機(jī)質(zhì)含量為66.1%，總養(yǎng)分含量為9.09%，分別比CK高了13.60、1.82百分點(diǎn)，在茭白秸稈的堆肥利用中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。